I ricercatori di ingegneria biomedica hanno sviluppato una tecnica per creare "depositi" microscopici per intrappolare farmaci all'interno di tumori cancerosi. In un modello animale, questi depositi di farmaci erano 10 volte più efficaci nel ridurre i tumori rispetto all'uso degli stessi farmaci senza i depositi.

Alcuni farmaci antitumorali sono più efficaci al di fuori delle cellule tumorali. Per esempio, il farmaco antitumorale TRAIL attacca la membrana cellulare di una cellula cancerosa, mentre un altro farmaco, cilengitide, inibisce la crescita dei vasi sanguigni intorno a un tumore, affamato di sostanze nutritive.

Per migliorare l'efficacia di questi farmaci, gli scienziati vogliono impedire che vengano assorbiti nelle cellule tumorali e impedire che vengano lavati via dal sito del tumore dal sistema circolatorio.

"Ora abbiamo trovato un modo per fare entrambe le cose, creando depositi su microscala di questi farmaci all'interno di un tumore, "dice Zhen Gu, autore corrispondente di un articolo sul lavoro e assistente professore nel dipartimento congiunto di ingegneria biomedica della North Carolina State University e dell'Università del North Carolina a Chapel Hill.

I ricercatori iniziano creando un cocktail farmacologico di TRAIL e cilengitide, quindi avvolgere il cocktail in un "nanocarrier" del diametro di 100 nanometri (nm). Il nanocarrier viene quindi tempestato di albumina sierica umana (HSA), una proteina abbondante nel sangue umano.

Il nanocarrier da 100 nm è anche tempestato di nanocapsule più piccole - solo 10 nm di diametro - che sono fatte di un gel di acido ialuronico e contengono un enzima chiamato transglutaminasi (TG). I nanovettori vengono quindi iniettati nel flusso sanguigno.

Alcuni tumori del cancro producono grandi quantità di un enzima chiamato ialuronidasi, che rompe l'acido ialuronico. Così, quando i nanocarrier entrano in un tumore del cancro, la ialuronidasi dissolve le piccole nanocapsule di gel di acido ialuronico sulla loro superficie. Questo rilascia gli enzimi TG, che aiutano a connettere le proteine ​​HSA che costellano la superficie di altri nanovettori, creando un deposito di farmaci reticolato all'interno del tumore.

La dimensione del deposito reticolato impedisce in gran parte che venga assorbito dalle singole cellule tumorali o che venga rapidamente spazzato via nel flusso sanguigno. Inoltre, il TG può anche aiutare i nanovettori a legarsi ad altre proteine ​​nel tumore, aiutando a mantenere il deposito in posizione.

L'ambiente all'interno del tumore è anche più acido di quello che lo circonda, e questa acidità scompone lentamente i nanovettori.

"Ciò garantisce un graduale, rilascio prolungato di TRAIL e cilengitide nell'ambiente tumorale, massimizzare l'efficacia dei farmaci, " dice Gu.

I ricercatori hanno valutato questa tecnica utilizzando i tumori del cancro al seno nei topi.

"Abbiamo scoperto che l'uso di depositi reticolati per somministrare TRAIL e cilengitide ha ridotto i tumori dieci volte di più rispetto all'uso della stessa dose di quei farmaci utilizzando tecniche convenzionali, "dice Quanyin Hu, autore principale dell'articolo e un dottorato di ricerca. studente nel dipartimento di ingegneria biomedica congiunto presso NC State e UNC-Chapel Hill.

"Questo è uno studio di prova e deve essere fatto ulteriore lavoro per sviluppare la tecnica, " dice Gu. "Ma è promettente, e pensiamo che questa strategia possa essere utilizzata anche per l'immunoterapia del cancro. Avremmo bisogno di lavorare di più su un modello animale prima di intraprendere studi clinici".

Gu osserva inoltre che è troppo presto per stimare i costi associati alla tecnica.

"Siamo nelle prime fasi dello sviluppo di questa tecnica, e stiamo cercando di rendere il processo più semplice ed efficace, il che ridurrebbe i costi di produzione, " Gu dice. "Ciò rende difficile stimare quale potrebbe essere il costo potenziale.

"E mentre non prevediamo alcun rischio significativo per la salute oltre a quelli posti da qualunque farmaco venga consegnato, uno dei motivi per cui eseguiamo sperimentazioni cliniche e su animali è identificare eventuali rischi imprevisti".

La carta, "Costruzione e decostruzione mediata dal microambiente tumorale di depositi di somministrazione di farmaci extracellulari, " è stato pubblicato il 19 gennaio sulla rivista Nanolettere . Il documento è stato co-autore di Wujin Sun, Yue Lu, Cacciatore Bomba, e Yanqi Ye nel dipartimento di ingegneria biomedica congiunto presso NC State e UNC-Chapel Hill; Tianyue Jiang della Nanjing Tech University; e Ari Isaacson dell'UNC-Chapel Hill. Il lavoro è stato supportato da NC TraCS, NIH's Clinical and Translational Science Awards presso UNC-CH, numero di concessione 1UL1TR001111.